Associação de magnetometria, gamaespectrometria, geoquímica e petrografia para modelamento tridimencional da mineralização de nióbio do depósito Morro do Padre, Goiás, Brasil

Texto

(1)UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS – IG. ASSOCIAÇÃO DE MAGNETOMETRIA, GAMAESPECTROMETRIA, GEOQUÍMICA E PETROGRAFIA PARA MODELAMENTO TRIDIMENSIONAL DA MINERALIZAÇÃO DE NIÓBIO DO DEPÓSITO MORRO DO PADRE, GOIÁS, BRASIL.. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N°269 Marta Henriques Jácomo. Brasília, DF, 2010..

(2) UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS – IG. ASSOCIAÇÃO DE MAGNETOMETRIA, GAMAESPECTROMETRIA, GEOQUÍMICA E PETROGRAFIA PARA MODELAMENTO TRIDIMENSIONAL DA MINERALIZAÇÃO DE NIÓBIO DO DEPÓSITO MORRO DO PADRE, GOIÁS, BRASIL. Marta Henriques Jácomo. Orientador: Prof. Dra. Tereza Cristina Junqueira Brod Co-orientador: Prof. Dr. Augusto César Bittencurt Pires. Banca examinadora: Prof. Dra. Tereza Cristina Junqueira Brod Prof. Dr. Claudinei Gouveia de Oliveira Prof. Dr.Carlos Tadeu Carvalho do Nascimento. Brasília, DF, 2010..

(3) À minha mãe, Kátia (in memoriam).

(4) AGRADECIMENTOS. Agradeço aos meus pais, pelo exemplo de vida e dedicação. Agradeço aos meus irmãos e à Tia Adélia por serem sempre tão amorosos e compreensíveis. Ao Saulo, meu noivo, pelo amor, paciência, conhecimento e pelas tardes de discussões geológicas e geofísicas. Agradeço às minhas irmãzinhas geológicas que compartilharam comigo vários momentos especiais: Fabis, Maria Emília, Maria Fernanda e PolyDay. Agradeço a todo pessoal da Anglo American: Aldo Ferrari, Matheus Palmieri, Hugo Nadler, Eduardo Caixeta, Jaeder, Leidi, Martinha, Sérgio Katalão e Thales, que me receberam de braços abertos na empresa, nunca me disseram a palavra não e sempre estiveram à disposição quando foi necessário. Muito obrigado! Aos auxiliares de campo da Anglo American, que com toda a paciência e boa vontade me ajudaram com a aquisição dos dados. Aos colegas do GRAMA: Anderson, Carlinha, Cordeiro, Carol, Elisa, Guilherme (Stalone) e Pedro. Agradeço ao Prof. José Affonso Brod e Augusto C.B. Pires, pela orientação e co-orientação, pelos conhecimentos, sugestões e discussões geológicas e geofísicas. Ao Prof. Fuck, quem me recebeu quando foi necessário. Agradeço ao CNPQ e à UnB pela bolsa de mestrado e pela oportunidade. Aos funcionários do Instituto de geociências da Universidade de Brasília e do Laboratório de Geofísica Aplicada. E à Deus, por ter tanto a agradecer.. Marta H. Jácomo.

(5) RESUMO A Província Ígnea do Alto Paranaíba é um conjunto de rochas alcalinas cretáceas, com direção NW, que intrudem as rochas neoproterozóicas da Faixa Brasília, entre a borda sudoeste do Cráton do São Francisco e Bacia do Paraná. Essa província compreende os complexos Catalão I e II no sul de Goiás e Serra Negra, Salitre I, II e III, Araxá e Tapira, no oeste de Minas Gerais. O depósito de Nb do Morro do Padre, no Complexo de Catalão II, consiste em nelsonitos, apatititos, carbonatitos e rochas sedimentares fenitizados. Picrito e piroxenito representam membros menos evoluídos do complexo e são raros na área do depósito. Carbonatitos são de três tipos: carbonatito branco acinzentado, muito grosso a médio, constituído quase exclusivamente por calcita esbranquiçada, anédrica, milimétrica, com grãos de sulfeto e tetra-ferriflogopita subordinados; o segundo tipo ocorre como bolsões em diques de nelsonitos e é composto por calcita, tetraferriflogopita, pobre em magnetita e pirocloro e rico em apatita e sulfetos; o terceiro tipo é representado por geração final de diques milimétricos a decamétricos de carbonatito rico em tetra-ferriflogopita. Fenitos são rochas de coloração verde azulada a marrom avermelhado, homogêneas, que resultaram de interação de rochas sedimentares encaixantes com fluidos liberados pelo magmatismo alcalino. Nelsonito é a rocha hospedeira do minério de Nb. É composto por tetra-ferriflogopita, carbonato, apatita, magnetita e pirocloro. Enriquecimento adicional ocorre no perfil de solo desenvolvido sobre a mineralização primária. O nelsonito difere das demais rochas devido à assinatura própria, com valores altos de gamaespectrometria (CT, K, U e Th em cps) e susceptibilidade magnética (SI). Há dois tipos de nelsonito no depósito Morro do Padre, diferenciados por diferentes valores de K, Th e CT. A assinatura geofísica dos demais litotipos é muito semelhante, dificultando sua discriminação. Alguns perfis geofísicos verticais, baseados em testemunhos de sondagem (e.g. CQ 137) mostram dois tipos de carbonatito, em função do conteúdo de tetra-ferriflogopita. O modelamento 3D revela um corpo principal de nelsonito mineralizado, que corresponde a uma zona com maior concentração de diques no Morro do Padre. Esse corpo é alongado segundo a direção E-W, no qual a porção W se separa da porção E por.

(6) região central mais estreita. O modelamento de Nb2O5, baseado na geoquímica de exploração, revela um corpo aproximadamente 20m maior em relação ao modelamento geofísico e inclui uma área a sudoeste do corpo. A técnica utilizada revelou-se uma ferramenta eficiente para exploração de novos depósitos na região e também para uma fase inicial de exploração de depósitos similares, fornecendo uma primeira idéia da dimensão do corpo de minério e contribuindo para otimizar o levantamento geoquímico.. ABSTRACT The Alto Paranaíba igneous province is a NW-trending concentration of LateCretaceous alkaline igneous rocks, intruding Neoproterozoic rocks of the Brasília Belt, between the São Francisco craton and the northeastern border of the Phanerozoic Paraná basin. This province consists of Catalão I and II, in the south of Goiás, Serra Negra, Salitre I, II, III, Araxá and Tapira, in the west of Minas Gerais. The Morro do Padre, in Catalão II Alkaline Complex, consists of nelsonites, apatitites, carbonatites and fenites. Picrite and pyroxenite represent less evolved members of the complex and are rare in the deposit.There are three types of carbonatite: almost pure, medium - to coarse - grained carbonatite; the second type is apatite - and sulphide - rich, and occurs within the nelsonites, forming pockets that increase in size towards the center of the nelsonite dykes. The third type comprises mm to dm thick dykes of very fine to coarse grained carbonatite, typically containing phlogopite, magnetite and subordinate pyrochlore, crosscuting the sequence. Fenite is the wall-rock for the primary Nb deposit. It originated from the interaction of various metasedimentary rocks of the Late Proterozoic Araxá Group (Brasília Belt). It has a homogeneous aspect and green-blue color. Sometimes, there are considerable amounts of metassomatic tetra-ferriphlogopite grains. Nelsonites occur as stockworks of centimeter- to meter-thick, E-W oriented dykes composed of fine- to medium-grained carbonate, magnetite, apatite, tetra-ferriphlogopite, and pyrochlore. Nelsonite is the mineralized rock-type. Further Nb enrichment is achieved by residual pyrochlore concentration in the soil cover. The fresh nelsonite has typically high gamma-ray spectrometry (TC, K, U and Th; cps) and magnetic susceptibility (SI) signatures. Two types of nelsonite were.

(7) recognized on the basis of geophysical data but the petrographic similarities hamper an easy discrimination during mapping or drill-core logging. The geophysical signature of the other rocks is very similar, hampering their discrimination. However, some of the vertical geophysical profiles, like drillhole CQ 137, show two kinds of carbonatite, which are interpreted as reflecting phlogopite contents. The 3D modeling of the deposits shows one nelsonite orebody that actually represents a zone with high concentration of nelsonite dykes. This body is elongated in the E-W direction, with a narrow central part which divides it into a western and an eastern portion. The Nb2O5 modeling based on exploration geochemistry shows an approximately 20m larger body than the one indicated by geophysical modeling, extending to the south-west. The technique applied in this work was very effective in locating new exploration area and should be a very efficient tool for first-stage exploration of similar deposits, providing a first approximation of the orebody dimenson and helping to optimize the geochemistry sampling during exploration and mining..

(8) SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 13 1.1. Objetivos...................................................................................................................14 1.2. Localização e acesso.................................................................................................14 2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ...................................................................16 2.1. Província Ígnea do Alto Paranaíba (PIAP) ...............................................................16 3 PETROGRAFIA.......................................................................................................... 20 3.1. Tipos petrográficos ...................................................................................................20 3.1.1 Série Bebedourítica ........................................................................................ 20 3.1.2 Série Foscorítica ............................................................................................ 21 3.1.3. Série Carbonatítica.........................................................................................23 3.2. Depósito de nióbio Morro do Padre .........................................................................23 3.2.1 Apatitito ......................................................................................................... 24 3.2.2 Carbonatito..................................................................................................... 25 3.2.2.1 Calcita carbonatito .................................................................................. 25 3.2.2.2 Dolomita carbonatito .............................................................................. 27 3.2.3 Fenito ............................................................................................................. 27 3.2.4 Nelsonito ........................................................................................................ 28 3.2.4.1 Apatita nelsonito-P2 ............................................................................... 29 3.2.4.2 Magnetita nelsonito-P3 ........................................................................... 31 3.2.4.3 Magnetitito–P3 ....................................................................................... 31 3.2.5 Flogopita picrito ............................................................................................. 33 3.2.6 Piroxenito ....................................................................................................... 33 3.2.7 Sienito ............................................................................................................ 34 4 MÉTODOS ANALÍTICOS ......................................................................................... 35 4.1. Geoquímica de exploração .......................................................................................35 4.1.1 Fluorescência de raios-x ................................................................................ 35 4.1.1.1. Conceitos básicos de fluorescência de raios-x. ..................................... 36 4.1.1.2. Amostragem geoquímica ....................................................................... 37 4.2. Geofísica ...................................................................................................................38 4.2.1 Susceptibilidade magnética............................................................................ 38 4.2.1.1. Conceitos básicos de Susceptibilidade Magnética ................................ 39 4.2.1.2 Susceptibilidade de rochas e minerais .................................................... 40 4.2.1.3. Amostragem de susceptibilidade magnética.......................................... 42 4.2.2. Gamaespectrometria ..................................................................................... 46 4.2.2.1. Conceitos básicos de gamaespectrometria ............................................ 46 4.2.2.2. Gamaespectrometria em rochas e minerais ........................................... 48 4.2.2.3. Amostragem de gamaespectrometria..................................................... 49 5 MÉTODOS ESTATÍSTICOS ......................................................................................52 5.1. Distribuição Normal ou de Gauss.............................................................................52 5.2. Variação conjunta de duas variáveis ........................................................................54 5.3. Distribuição T e o teste-t. .........................................................................................55 5.4. Distribuição F e o teste-F .........................................................................................57 5.5. Classificação não supervisionada .............................................................................58 5.6. Regressão Múltipla ...................................................................................................58.

(9) 6 DISCUSSÕES . ....................................................................................................... 60 6.1. Nelsonito...................................................................................................................35 6.2. Carbonatito ...............................................................................................................58 6.3. Outros litotipos .........................................................................................................20 6.4. Modelamento 3D ......................................................................................................20 7 CONCLUSÕES ....................................................................................................... 76 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 78 ANEXO INTEGRATING MAGNETIC SUSCEPTIBILITY, GAMMA-RAY SPECTROMETRY, EXPLORATION GEOCHEMISTRY AND PETROGRAPHY DATA FOR 3D ORE MODELING IN THE MORRO DO PADRE NIOBIUM DEPOSIT, CENTRAL BRAZIL .................................................................................... 13.

(10) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Mapa de localização dos Complexos Carbonatíticos de Catalão I e Catalão II. ................................................................................................................................... 15 Figura 2.1 Mapa Geológico da Província Alto Paranaíba, mostrando destacado em vermelho o Complexo Alcalino de Catalão II ( adaptado de CPRM, 2004). No canto superior direito, Mapa de localização das províncias alcalinas das margens da Bacia do Paraná. Círculos vazados representam rochas do Eocretáceo, círculos preenchidos representam rochas do Neocretáceo (exceto Província Serra do Mar= Neocretáceo a Eoceno) (adaptado de Gibson et al., 1995b). ................................................................ 19 Figura 3.1 Modelo de diagrama triangular proposto por Brod et al. (2004) para as rochas ultramáficas da série bebedourítica nos complexos carbonatíticos da Província Ígnea do Alto Paranaíba. São piroxenitos ricos em pirovskita, apatita e magnetita e sua variações modais. .......................................................................................................... 21 Figura 3.2 Diagrama de classificação mineralógica da série foscorítica proposto por Cordeiro et al. (2010). ................................................................................................... 22 Figura 3.3 Modelo comparativo da composição modal de rochas da série foscorítica de Catalão I com carbonatito associado. P2 e P3 são rochas livres de olivina (nelsonito, magnetitito e apatitito) onde a principal fase silicática é flogopita e/ou tetraferriflogopita (Cordeiro, 2010). .................................................................................... 23 Figura 3.4 Amostra do testemunho CQ 131 (a)Tetra-ferriflopopita e flogopita em apatitito sob luz transmitida com nicóis paralelos; (b) Idem sob luz transmitida com nicóis cruzados. ............................................................................................................. 24 Figura 3.5 Amostra de testemunho de sondagem, CQ 48, n° 215403, próximo a 111m de profundidade. Carbonatito branco, homogêneo e puro, representante do envelope externo ao depósito. ...................................................................................................... 26 Figura 3.6 Amostra de testemunho de sondagem, CQ 136, n° 260036, próximo a 244,25m de profundidade. Carbonatito calcítico branco com grãos de pirita e calcopirita disseminados, com cristais de magnetita e tetra-ferriflogopita subordinados. ............. 26 Figura 3.7 Amostra de testemunho de sondagem, CQ 135, n° 259887, próximo a 141m de profundidade. Tetra-ferriflogopita carbonatito com abundantes xenólitos de flogopitito. ..................................................................................................................... 27 Figura 3.8 Amostra de testemunho de sondagem, CQ 45, n° 187707, próximo a 135m de profundidade. Fenito homogêneo e de coloração verde azulada intrudido por um carbonatito branco. Observe a flogopitização do fenito original e sua incorporação como xenólitos de flogopitito. ...................................................................................... 28 Figura 3.9 Amostra de testemunho de sondagem, CQ 45, n° 229704, próximo a 91,25m de profundidade. Fenito homogêneo e de coloração verde azulada intrudido por um carbonatito branco. Note a conversão do fenito original e flogopitito marrom avermelhado, de aspecto brechado. .............................................................................. 28 Figura 3.10 Amostra de testemunho de sondagem CQ 82, amostra n°272849, próximo a 86,9m de profundidade, mostrando o aspecto geral de nelsonito rico em pirocloro grosso (cristais marrom claro). ..................................................................................... 30 Figura 3.11 Amostra de testemunho de sondagem CQ 134, amostra n° 253661, próximo a 113,62m de profundidade, mostrando o aspecto geral de nelsonito com quantidades subordinadas de pirocloro e tetra-ferriflogopita em comparação a Figura 3.10. ............................................................................................................................... 30.

(11) Figura 3.12 Fotomicrografia em luz refletida do testemunho CQ 137, amostra n°272849, próximo a 88,75m de profundidade, mostrando exsoluções de ilmenita em magnetita parcialmente dissolvida. ............................................................................... 31 Figura 3.13 Amostra de testemunho de sondagem CQ 45, n°da amostra: 187706, próximo a 133m de profundidade. Dique de nelsonito no meio de um carbonato com fragmentos de fenito. Presença de bolsões de carbonato com magnetita na borda. ..... 32 Figura 3.14 Amostra de testemunho de sondagem CQ 136, amostra n° 259964, próximo a 109,25m. Nelsonito P3, composto predominantemente por grãos de magnetita e tetra-ferriflogopita com carbonatito intersticial. ....................................... 32 Figura 3.15 Amostra de testemunho de sondagem CQ 89, amostra n° 228313, próximo a 93,75m de profundidade. Nelsonito P3, composto predominantemente por magnetita e pirocloro (cristais marrom claro) e tetra-ferriflogopita subordinada. Observe bolsão de carbonatito branco com grãos de tetra-ferriflogopita e magnetita subordinados. ........................................................................................................................................ 33 Figura 3.16 Amostra de testemunho de sondagem CQ 93, amostra n° 228044, próximo a 93,3m de profundidade. Dique de flogopita picrito intrudindo carbonatito rico em flogopita brechóide. ...................................................................................................... 34 Figura 4.1 Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto Paranaíba com destaque para o lineamento do azimute 125º e as intrusões carbonatíticas (realçadas em vermelho). Fonte dos dados: Levantamento Aerogeofísico do Estado de Goiás, bloco II 2005 e levantamento Aerogeofisico do Estado de Minas Gerais bloco 07- 2006. (Ribeiro, 2008). ............................................................................................. 36 Figura 4.2 Aparelho Hand- Held Conductivity & Magnetic Susceptibility Meter DDD MPP-EM2S + Multi Parameter Probe utilizado no levantamento de dados. ................ 43 Figura 4.3 Imagem do Google Earth com a distribuição dos furos de sondagem do depósito de nióbio do Morro do Padre, em Catalão. ..................................................... 44 Figura 4.4 Mapa com a distribuição dos furos de sondagem do depósito de nióbio do Morro do Padre, em Catalão II. .................................................................................... 45 Figure 4.5 Aparelho gamaespectrômetro portátil GR-320, fabricado pela Exploranium, utilizado no levantamento de dados. ............................................................................. 50 Figure 6.1 - Histogramas de contagem total (A), K (B), U (C), e Th (D), todos eles mostram uma distribuição próxima do normal. O histograma de susceptibilidade magnética média (E) possui distribuição não normal, indicando que quase todas as amostras são pouco ou não magnéticas. ....................................................................... 63 Figure 6.2 Classificação não-supervisionada por medias k, baseada nas medidas radiométricas. Nelsonito pode ser dividido em duas sub-classes: 1a e 1b, a qual 1ª possui valores maiores nos canais de K (cps) e Th (cps) ............................................................... 65 Figure 6.3 Log geofísico do furo de sonda CQ95, mostrando a correlação evidente entre nelsonito e as anomalias positivas de susceptibilidade magnética e os canais K,U e Th (destaque em amarelo). ......................................................................................... 66 Figure 6.4 Log geofísico do furo de sonda CQ96, mostrando o decréscimo da anomalia positiva de susceptibilidade magnética, devido aos bolsões de carbonatito presentes no dique de nelsonito. Pirocloro são grãos amarronzados, carbonatito é a massa de cor branca e magnetita são os grãos de cor cinza escuro. ................................................... 67 Figure 6.5 Log geofísico do furo de sonda CQ137, mostrando a correlação evidente entre a anomalia positiva de Nb2O5 (%), susceptibilidade magnética (SI) e os canais K (cps),U (cps) e Th (cps). ..…………………………......................…….....………...... 68 Figure 6.6 Subdivisão das classes de carbonatito em 2 famílias (dividida pela linha tracejada em vermelho). A população 2a tem alto teor no canal de Th (mais de 17cps).

(12) ou quando o Th é mais baixo, o canal de K possui valores altos (maiores que 29cps). 2b possui valores mais baixos de Th e K quando comparados à 2a. ................................. 70 Figure 6.7 Zona Potencial Indicadora de Minério, que corresponde à superfície rica em pirocloro-nelsnonito, com teor de corte de 0.5% Nb2O5. (vista de cima). .................... 73 Figure 6.8 Zona Potencial Indicadora de Minério, que corresponde à superfície rica em pirocloro-nelsonito, com teor de corte de 0.5% Nb2O5. (vista de frente). .................... 73 Figure 6.9 Modelamento geoquímico com teor de corte de 0,5% Nb2O5, feito com os mesmos parâmetros do modelamento geofísico (vista do topo). .................................. 74 Figure 6.10 Comparação entre a Zona Potencial Indicadora de Minério com teor de corte de 0,5% de Nb2O5 (área em vermelho) e o modelo geoquímico com teor de corte de 0,5% de Nb2O5 (visto do topo). O modelo geoquímico é maior que a Zona Potencial Indicadora de Minério variando em até 20m, em todas as direções do corpo. Além disso, há um acréscimo de area entre 8001900mN/8001800mN e 196525mE/196580m (vista do tipo). ...........…................................................................................................ 74 Figure 6.11 Zona Potencial Indicadora de Minério, com teor de corte de 0,25% de Nb2O5. Nota-se um acréscimo de area entre 196440mE e 196570mE, próximo à área do modelo geoquímico com teor de 0,5% de Nb2O5 (vista do topo). …………..….......... 75 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 6.1 Estatística básica das amostras do depósito de Nb do Morro do Padre.TO = total das amostras, CB = carbonatito, FN = fenito, FL = flogopititito, NL = nelsonito, PI = picrito e PX = piroxenito. Min = valor mínimo, Max = valor máximo Med. = media aritmética e D.P. = Desvio Padrão. Os dados geoquímicos representam uma amostragem de 2,5m de rochas neste intervalo. ............................................................ 61 Tabela 6.2 Dados de correlação mostrando correlação positiva entre os canais geofísicos e entre Nb2O5, Fe2O3, Th acima ou próximo a 60%. …………………....... 64 Tabela 6.3 Média aritmética e desvio padrão das duas populações de nelsnito. Observe que a população 1a possui valores maiores nos canais de CT, K, U e Th, quando comparados com a população 1b ................................................................................... 65 Tabela 6.4 – Valores dos testes t e f e seus valores críticos para as populações de nelsonito. .…................................................................................................................... 66 Tabela 6.5 Média aritmética e desvio padrão das populações de carbonatito 2a e 2b. . 69 Tabela 6.6 Testes t e F e seus valores críticos, mostrando a não diferença entre os dois tipos de carbonatito. ………………................................................................……....... 69.

(13) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. 1 INTRODUÇÃO Embora perfaçam menos de 1% das rochas ígneas aflorantes do mundo, as rochas alcalinas ocorrem em todos os ambientes tectônicos com grande diversidade petrográfica. No Brasil, o interesse por essas rochas tem crescido consideravelmente nos últimos quatro anos, com vistas à ampliação da reserva nacional de fosfato. O Serviço Geológico do Brasil vem desenvolvendo desde junho de 2008 o Projeto Fosfato Brasil, através da avaliação do potencial brasileiro para novos depósitos, por meio de assinaturas. geológicas,. geofísicas,. geoquímicas. e. espectrais. das. principais. mineralizações existentes, visando a delimitação de alvos potenciais com assinaturas similares. Neste contexto, destacam-se os depósitos de Tapira (MG), Araxá (MG), Catalão I e II (GO), Cajati (SP), Serra Negra/Salitre I, II e III (MG), Ipanema (SP), Anitápolis (SC) e, provavelmente, as recentes descobertas de Planalto da Serra, localizadas no Estado de Mato Grosso (Abram et al., 2009). Além do fosfato, os Complexos alcalinos brasileiros apresentam potencial econômico elevado para outros bens como: nióbio (pirocloro), ETR (monazita, bastnaesita e florencita), bário (barita), titânio (anatásio, rutilo e brookita), Zr (zircão), Fe (magnetita), vermiculita e os próprios carbonatos (Brod et al., 2004). O Brasil possui as maiores reservas de pirocloro do planeta (96,36%), seguido pelo Canadá (2,88%) e Austrália (0,76%). Elas estão concentradas nos Estados de Minas Gerais (73,03%), no município de Araxá, no Amazonas (25,57%), em São Gabriel da Cachoeira, próximo às fronteiras da Colômbia e da Venezuela e em Goiás (1,40%), nos municípios de Catalão e Ouvidor (DNPM, 2007). O depósito de nióbio do Complexo Carbonatítico de Catalão II, em Goiás, descoberto no fim da década de 60 e é atualmente lavrado a céu aberto pela Mineração Catalão S.A. (Anglo American) na localidade denominada de Mina de Boa Vista. Outra porção deste depósito, denominada de depósito Morro do Padre, está na fase final de avaliação de depósito e é objeto de estudo desta dissertação. Esta dissertação de mestrado faz parte de uma série de estudos geológicos e geofísicos no Morro do Padre a fim de entender os controles metalogenéticos do depósito. O projeto foi dividido em duas partes. A primeira consiste na dissertação de. 13.

(14) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. mestrado do geólogo Matheus Palmieri (inédito), que detalha a petrografia, mineralogia e evolução magnética do depósito. A segunda parte é esta dissertação, que trabalha com a parte geofísica da região e cujos objetivos serão retratados no próximo tópico.. 1.1. Objetivos. O objetivo deste trabalho é identificar indicadores radiométricos e de susceptibilidade magnética capazes de representar o corpo de minério com uma operação simples e de custo reduzido, além de estabelecer assinaturas geofísicas para os diferentes tipos de rocha do depósito. Além disso, pretende-se associar os dados obtidos neste projeto ao conhecimento existente sobre o depósito, contribuindo para a compreensão de seus controles metalogenéticos.. 1.2. Localização e acesso O Complexo Ultramáfico-Alcalino de Catalão II consiste de uma intrusão polifásica, com cerca de 14Km2, alongada na direção NE-SW, cujas bordas W e E são reentrantes. Localiza-se a aproximadamente 8 Km do Complexo de Catalão I, na divisa dos municípios de Catalão/Ouvidor, no sudeste de Goiás. O acesso à área a partir de Brasília dá-se pela BR-040 até Cristalina (GO) e daí pela BR-050 até Catalão (GO) (Figura 1.1).. 14.

(15) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. Figura 1.1 - Mapa de localização dos Complexos Carbonatíticos de Catalão I e Catalão II.. 15.

(16) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. 2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL Durante a década de 1950 ficou estabelecida a importância econômica de intrusões alcalinas contendo significativos depósitos de fosfato e nióbio, quando foi descoberta a jazida de nióbio (pirocloro) da CBMM, em Araxá. Os complexos de Catalão I e II no sul de Goiás, Serra Negra, Salitre I, II e III, Araxá e Tapira, no oeste de Minas Gerais, estão inseridos na Província Ígnea do Alto Paranaíba (PIAP) e formam uma serie de intrusões neocretáceas contendo carbonatitos, foscoritos e rochas ultramáficas alcalinas (DNPM, 2008; Brod et al., 2004).. 2.1. Província Ígnea do Alto Paranaíba A Província Ígnea do Alto Paranaíba localiza-se na Faixa Brasília e apresenta como limites a borda nordeste da Bacia do Paraná e a borda sudoeste do Cráton do São Francisco (Figura 2.1). Essa faixa relativamente estreita é constituída por um conjunto de rochas de filiação kamafugítica com associações carbonatíticas e ultramáficas. As rochas alcalinas da província ocorrem sob a forma de complexos plutônicos, diques, pipes, plugs, diatremas, derrames de lavas e depósitos piroclásticos (Gibson et al., 1995a; Brod et al., 2004). A origem dos magmas que formaram essa província é motivo de controvérsia. Gibson et al. (1995a) demonstram que as rochas da PIAP derivam de magmas de filiação kimberlítica, lamproítica e kamafugítica, enriquecidos em voláteis e elementos incompatíveis. Segundo Thompson et al. (1998) tais magmas podem ser gerados no manto litosférico subcontinental como fusões parciais de pequeno volume, por aquecimento e por pequenas taxas de extensão da litosfera. Nesse contexto, Gibson et al. (1995a) sugerem que o magmatismo alcalino da PIAP originou-se pela remobilização de porções facilmente fundíveis do manto litosférico subcontinental com o calor gerado pelo impacto da pluma Trindade, no Neocretáceo. As dimensões estimadas para a área afetada pelo impacto inicial da pluma são de tal ordem que praticamente toda região compreendida pelas províncias de Poxoréu (MT), Goiás e Alto Paranaíba sofreu aquecimento quase simultaneamente, o que resultou em fusões parciais e magmatismo com idades similares, entre 90 e 80 Ma, nas três províncias.. 16.

(17) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. Entretanto, Bizzi et al. (1991), Bizzi et al. (1993, 1995) e VanDecar et al. (1995) acreditam que o Hot Spot Tristão da Cunha, que deu origem aos derrames basálticos da Bacia do Paraná é também responsável pelo magmatismo alcalino da Província Ígnea do Alto Paranaíba. A província seria resultado do aquecimento por condutividade proveniente da pluma associada ao Hot Spot Tristão da Cunha na base da litosfera no qual processos de fusão parcial geraram magmas alcalinos que se posicionaram através de zonas de franqueza litosférica do cinturão da Faixa Brasília (VanDecar et al., 1995). Para Bizzi et al. (1991, 1993), existem dois grupos de idades diferentes (Rb-Sr em flogopitas) para as rochas magmáticas dessa região: a) de 117 a 119 Ma e b) 87 a 83 Ma. Gomes & Chiaramonti (2005) mostraram que os dados existentes de elementos maiores e traços e de razões isotópicas de Sr-Nd-Pb indicam contribuições de diferentes fontes mantélicas para a província. Para aqueles autores, as notáveis diferenças isotópicas entre as rochas da PIAP, do N-MORB e da pluma de Trindade sugerem que uma fonte astenosférica não teve papel importante na gênese das rochas da PIAP. Para Gomes & Chiaramonti (2005), a hipótese mais provável para este magmatismo seria a fusão parcial do manto litosférico, porque as rochas desta província refletem características de fonte litosférica e não astenosférica. Eles sugerem que as rochas magmáticas toleíticas, alcalinas e alcalinas-carbonatiticas que ocorrem ao redor e na Bacia do Paraná tenham se originado de um manto heterogêneo sub-litosférico. Neste cenário, os traços das plumas Tristão e Trindade estariam apenas refletindo uma acomodação ao stress sofrido pela litosfera durante o processo de abertura (rift), ao invés de uma continua atividade magmática induzida por plumas mantélicas abaixo de uma litosfera em movimento. A província estabeleceu-se durante o Neocretáceo, ao longo de uma feição tectônica/morfológica importante, denominada de Arco do Alto Paranaíba. Trata-se de um alto topográfico e gravimétrico, com direção N55oW, que expõe rochas Proterozóicas e separa as bacias do Paraná e Sanfranciscana (Costa, 1963; Hasui & Cordani, 1968 em Campos & Dardenne, 1997a). Nessa área contém ainda complexos plutônicos compostos de rochas ultramáficas alcalinas, carbonatitos e foscoritos. Na maioria das vezes sua intrusão provocou. a. deformação. das. rochas. encaixantes. metasedimentares,. gerando. 17.

(18) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. proeminentes estruturas dômicas (Brod et al., 2004). Rochas alcalinas relacionadas podem ocorrer como diques e veios, isolados ou formando sistemas complexos, cortando tanto as rochas alcalinas cogenéticas quanto as encaixantes. Os diques podem formar padrões anelares, radiais ou aleatórios e mais de uma geração de diques pode estar presente (e.g. Araxá, Catalão I e II) (Brod, 1999). Alguns complexos são dominados por carbonatitos calcíticos (e.g. Catalão II, Salitre, Tapira), outros por carbonatitos dolomíticos (e.g. Araxá, Catalão I), embora os dois tipos estejam geralmente presentes no mesmo complexo (Brod et al., 2004). A maioria dos depósitos minerados atualmente desenvolveu-se por concentração residual durante o intenso intemperismo, a que os complexos foram submetidos, e que gerou espessos mantos de intemperismo, por vezes com mais de 200m (e.g. Araxá, 250m). Mais especificamente em Goiás, os Complexos Catalão I e II podem ser entendidos como câmaras magmáticas rasas e de evolução polifásica (e.g. Ribeiro et al., 2005). O Complexo de Catalão I cobre uma área de forma circular e ocupa 27 km2 de área aflorante. É constituído por flogopititos, piroxenitos, dunitos, foscoritos, nelsonitos e carbonatitos (Ribeiro & Gaspar, 2000). Sua idade segundo Hasui & Cordani (1968) é de 82,9 +- 4,2 Ma. O Complexo de Catalão II (18o 02’S e 47o 52’W) é pobremente exposto, sendo constituído por piroxenito, sienitos, foscoritos, carbonatitos e lamprófiros. Também possui forma dômica circular que cobre uma área de 14 km2 (Machado Jr., 1991; Melo, 1999).) As idades Rb-Sr para este complexo são aproximadamente 76 e 86 Ma (Machado Jr, 1991).. 18.

(19) Capítulo 2 – Contexto Geológico Regional. Figura 2.1 - Mapa Geológico da Província Alto Paranaíba, mostrando destacado em vermelho o Complexo Alcalino de Catalão II (adaptado de CPRM, 2004). No canto superior direito, Mapa de localização das províncias alcalinas das margens da Bacia do Paraná. Círculos vazados representam rochas do Eocretáceo, círculos preenchidos representam rochas do Neocretáceo (exceto Província Serra do Mar= Neocretáceo a Eoceno) (adaptado de Gibson et al., 1995b).. 19.

(20) Capítulo 3 –Petrografia. 3 PETROGRAFIA Este capítulo visa descrever os principais litotipos do depósito de nióbio do Morro do Padre, nos aspectos essenciais para a discussão dos resultados na interpretação do modelo tridimensional geofísico. Descrições petrográficas detalhadas, informações de química mineral e interpretações sobre a evolução geológica do complexo são encontrados em Melo (1999) e Palmieri (2010).. 3.1. Tipos petrográficos Brod et al. (2004) definiram três séries magmáticas para os Complexos da APIP, originadas a partir de um magma primitivo silicático e ultrapotássico, porém com padrões de diferenciação distintos, sendo todos eles: bebedouritos, foscoritos e carbonatitos.. 3.1.1 Série Bebedourítica. A Série bebedourítica é produto de cristalização fracionada de um magma primitivo de afinidade kamafugítica muito comum nos complexos ultrapotássicos (Brod, 1999; Brod et al., 2000). São rochas compostas essencialmente de clinopiroxênio (principalmente diopsídio), flogopita, olivina, apatita, perovskita e magnetita. Melanita (Ti-granada), titanita, cromita e K-feldspato podem ocorrer ocasionalmente (Brod, 1999; Brod et al., 2000; Barbosa, 2010). Barbosa (2010) afirma que essas rochas, muitas vezes, são descritas na literatura sobre a província como clinopiroxenitos, porém sua variação modal é muito ampla, chegando a tipos monominerálicos (como pirovskitito, apatitito, magnetitito, etc). Em muitos outros casos, bebedouritos de complexos da PIAP podem ser transformados em flogopititos, por processos metassomáticos associados à intrusão de carbonatitos (Brod et al., 2001, Ribeiro et al., 2005, Ribeiro, 2008). Brod et al. (2004) propõem uma classificação da série para os complexos da Província Ígnea do Alto Paranaíba, que pode ser visto na Figura 3.1.. 20.

(21) Capítulo 3 –Petrografia. Figura 3.1 - Modelo de diagrama triangular proposto por Brod et al. (2004) para as rochas ultramáficas da série bebedourítica nos complexos carbonatíticos da Província Ígnea do Alto Paranaíba. São piroxenitos ricos em pirovskita, apatita e magnetita e sua variações modais.. 3.1.2 Série Foscorítica. São rochas derivadas de magmas fosfáticos e seus termos são definidos por variações modais de apatita, magnetita e olivina (Yegorov, 1993). Entretanto, Yegorov (1993) e Krasnova et al. (2004) citam exemplos onde existem variedades de foscoritos com mica e/ou clinopiroxênio no lugar da olivina. Considerando as similaridades entre foscorito contendo forsterita e as variedades contendo diopsídio, Krasnova et al. (2004) definiram os foscoritos como “rochas plutônicas ultramáficas consistindo de magnetita, apatita e um dos silicatos, forsterita, diopsídio ou flogopita”. Por outro lado, Cordeiro et al. (2010) e Barbosa (2010) argumentam que o tipo de silicato é importante para determinar o estágio evolutivo dos magmas da série foscorítica, preferindo o termo nelsonito (conforme a classificação de Yegorov, 1993) para as rochas sem olivina (Figura 3.2). Rochas da Série Foscorítica ocorrem em todos os complexos da PIAP e são particularmente comuns em Araxá e Catalão I e II. Em Catalão, estas rochas possuem grande importância econômica, pois são as principais responsáveis pela jazida de nióbio.. 21.

(22) Capítulo 3 –Petrografia. Figura 3.2–Diagrama de classificação mineralógica da série foscorítica proposto por Cordeiro et al. (2010).. Cordeiro et al. (2010) definem 3 estágios para a série foscorítica em Catalão I, de acordo com o modelo mineralógico e evolução magmática (Figura 3.3). O estágio P1 consiste principalmente de foscoritos. P2 e P3 são representados por nelsonitos e contém a mineralização primária de pirocloro. P2 é um apatita nelsonito de granulação fina a média, rico em grãos euédricos de apatita e quantidades subordinadas de grãos de magnetita euédricos a subédricos. Já, P3 é um magnetita nelsonito de granulação média, composto predominantemente por magnetita com apatita subordinada e abundantes bolsões de carbonato dolomítico.. 22.

(23) Capítulo 3 –Petrografia. Figura 3.3 - Modelo comparativo da composição modal de rochas da série foscorítica de Catalão I com carbonatito associado. P2 e P3 são rochas livres de olivina (nelsonito, magnetitito e apatitito) onde a principal fase silicática é flogopita e/ou tetra-ferriflogopita (Cordeiro et al., 2010).. 3.1.3 Série Carbonatítica. A Série carbonatítica consiste de rochas contendo mais de 50% de carbonatos, essencialmente calcita, dolomita, Fe-dolomita e ankerita, com grande variedade de acessórios. Essa classificação deve ser baseada nas proporções modais dos tipos de carbonato presentes, e independe do caráter plutônico ou vulcânico da rocha (Le Maitre, 2002). No depósito de nióbio de Catalão II ocorrem tanto calcita carbonatitos quanto dolomita carbonatitos, com predominância dos primeiros.. 3.2. Depósito de nióbio Morro do Padre Morro do Padre é composto por nelsonito, carbonatito, flogopita picrito, piroxenito, sienito e fenito. Sua mineralização primária está controlada por enxames de. 23.

(24) Capítulo 3 –Petrografia. diques de nelsonito, apatitito e carbonatito, alojados em quartzitos e sedimentos fenitizados que formam uma estrutura tipo roof pendant (Palmieri et al., 2009). A região é marcada por diversas e sucessivas intrusões. Uma intrusão carbonatítica principal corta os fenitos encaixantes e é formada por carbonato branco acinzentado, muito grosso a médio e relativamente puro. Esse carbonatito e suas encaixantes são subsequentemente intrudidas por um sistema de diques de nelsonito, que aproveita parcialmente o mesmo sistema de fraturas. Uma geração final de diques milimétricos a centimétricos de carbonatito rico em tetra-ferriflogopita corta todas as rochas anteriores (Palmieri et al., 2009). Os nelsonitos são ricos em pirocloro e os principais responsáveis pela mineralização primária de Nb. Frequentemente contêm bolsões de carbonatito calcítico granular, rico em apatita, sulfetos, contendo ainda tetra-ferriflogopita, pirocloro e magnetita (Palmieri et al., 2009).. 3.2.1 Apatitito São rochas compostas essencialmente por apatita, carbonato e flogopita/tetraferriflogopita (Figura 3.4), tendo pirocloro e magnetita como principais acessórios. Calcopirita é rara e aparece preenchendo veios ou fraturas com/sem pirita associada (amostra: CQ 131; 272,813).. Figura 3.4- Amostra do testemunho CQ 131 (a)Tetra-ferriflopopita e flogopita em apatitito sob luz transmitida com nicóis paralelos; (b) Idem sob luz transmitida com nicóis cruzados.. O apatitito provavelmente representa um membro mais evoluído que os foscoritos primitivos (não presente no Morro do Padre), porém menos evoluído que 24.

(25) Capítulo 3 –Petrografia. apatita-nelsonito P2. Alternativamente, pode representar um cumulado de apatita, de ocorrência local.. 3.2.2 Carbonatito. Melo (1999) define pelo menos quatro estágios carbonatíticos no Complexo de Catalão II. O magmatismo carbonatítico inicia-se pela presença dos litotipos magnetitapirocloro-flogopita carbonatito e ilmenita-flogopita carbonatito. Nos estágios seguintes, o líquido cristalizaria Ca-carbonatitos e o último estágio seria magnetita carbonatito, o qual pode conter carbonatos em terras raras e até mesmo ankerita, além da dolomita essencial e majotitária. Ele afirma, ainda, que a diferença entre o Complexo de Catalão I e o de Catalão II está na composição do principal carbonato que compõe as rochas carbonatíticas deste complexo. Em Catalão I, Araújo (1996) descreve dolomita como sendo carbonato principal. Já em Catalão II, o carbonato principal é calcita. 3.2.2.1 Calcita carbonatito. Os carbonatitos calcíticos são o tipo mais comum no depósito do Morro do Padre. Eles podem ser divididos em três unidades, em função de suas relações texturais e estruturais com as demais rochas. O carbonatito mais externo do depósito é homogêneo, constituído quase exclusivamente por calcita esbranquiçada, anédrica e milimétrica (Figura 3.5). Ao microscópio pode-se observar, em algumas amostras, cristais de carbonato orientados na direção do fluxo. Pirita, pirrotita, calcopirita e tetra-ferriflogopita podem ocorrer como acessórios. Magnetita, barita, apatita e ilmenita são raros, podendo estar disseminados ou preenchendo veios. Carbonatito ocorre também como bolsões em diques de nelsonitos, em quantidade e tamanho variáveis, mas que geralmente aumentam para o centro do dique. Este carbonatito é composto por calcita, tetra-ferriflogopita, magnetita e é rico em apatita e sulfetos (Figura 3.6). É possível que os bolsões representem segregações de líquidos, a partir de resfriamento do liquido nelsonítico por cristalização fracionada ou imiscibilidade (Cordeiro, 2009).. 25.

(26) Capítulo 3 –Petrografia. A terceira variedade compreende veios e diques de carbonatito de espessura muito variada, desde milimétricos a centimétricos. Este carbonatito é rico em flogopita e pobre em magnetita e pirocloro, e pode ter se formado por coalescência dos bolsões de carbonatito que ocorrem no interior de nelsonitos, e extração deste líquido para, finalmente formar enxames de diques que cortam toda a seqüência (Figura 3.7).. 0. 2 cm. Figura 3.5-Amostra de testemunho de sondagem, CQ 48, n° 215403, próximo a 111m de profundidade. Carbonatito branco, homogêneo e puro, representante do envelope externo ao depósito.. 0. 2 cm. Figura 3.6 - Amostra de testemunho de sondagem, CQ 136, n° 260036, próximo a 244,25m de profundidade. Carbonatito calcítico branco com grãos de pirita e calcopirita disseminados, com cristais de magnetita e tetra-ferriflogopita subordinados.. 26.

(27) Capítulo 3 –Petrografia. 0. 2cm. Figura 3.7 - Amostra de testemunho de sondagem, CQ 135, n° 259887, próximo a 141m de profundidade. Tetra-ferriflogopita carbonatito com abundantes xenólitos de flogopitito.. 3.2.2.2 Dolomita carbonatito. No Complexo de Catalão II, este litopito é representado por um conjunto de veios centimétricos a milimétricos de carbonatito rico em magnetita que intrudem os carbonatitos de estágios anteriores.. 3.2.3 Fenito. São rochas encaixantes localizadas nas porções mais próximas às bordas do Complexo que resultaram de interações de rochas sedimentares encaixantes com os fluidos liberados pelo magmatismo alcalino num processo de fenitização. Esse litotipo é formado por rochas de coloração verde azulada a marrom avermelhado. Nesse último caso, o fenito é caracterizado por grande quantidade de tetra-ferriflogopita metassomática (Figuras 3.8 e 3.9). Diques de carbonatito e nelsonito cortam toda a estrutura. São compostos principalmente por quartzo (~60%) e tetra-ferriflogopita metassomática (~25%).. 27.

(28) Capítulo 3 –Petrografia. fenito. 0. 2cm. Figura 3.8 - Amostra de testemunho de sondagem, CQ 45, n° 187707, próximo a 135m de profundidade. Fenito homogêneo e de coloração verde azulada intrudido por um carbonatito branco. Observe a flogopitização do fenito original e sua incorporação como xenólitos de flogopitito.. fenito. 0. 2cm. Figura 3.9 - Amostra de testemunho de sondagem, CQ 45, n° 229704, próximo a 91,25m de profundidade. Fenito homogêneo e de coloração verde azulada intrudido por um carbonatito branco. Note a conversão do fenito original e flogopitito marrom avermelhado, de aspecto brechado.. 3.2.4 Nelsonito Os nelsonitos estão orientados E-W em enxames de diques envelopados por carbonatito e em delgadas apófises que se estendem para fora desse envelope. Na porção central do corpo, o nelsonito é grosso a pegmatóide, constituído por massas e 28.

(29) Capítulo 3 –Petrografia. cristais de magnetita, ilmenita, flogopita, pirocloro e apatita, essa geralmente concentrada em pequenos agregados e bolsões. O carbonato é intersticial ou forma bolsões granulares. Para as bordas, o nelsonito tem a mesma mineralogia, mas com variação nas proporções modais e granulometria geralmente mais fina (Palmieri et al., 2009). Os nelsonitos presentes no Complexo de Catalão II são formados por tetraferriflogopita (2-60%), carbonato (7-20%), apatita (6-20%), magnetita (5-60%), além de pirocloro (8-12%) e calcopirita (Tr), barita (Tr), pirita (Tr), galena (Tr). Com base na classificação feita por Cordeiro (2009) para o Complexo Carbonatítico de Catalão I, podemos definir dois litotipos para Catalão II: P2 (apatita nelsonito) e P3 (magnetita nelsonito/magnetitito). Os nelsonitos de Catalão I e do depósito Morro do Padre apresentam semelhanças e algumas diferenças. Assim como em Catalão I (Cordeiro, 2009), o nelsonito do Morro do Padre contém magnetita com finas lamelas de ilmenita exsolvida. Porém, diferente de Catalão I (Figura 3.3), cristais de tetra-ferriflogopita são comuns tanto em P2 como em P3. Em Catalão I, apatita ocorre como grãos de granulação fina, frequentemente zonada e orientada em P2, já em P3 ela aparece como agregados monominerálicos. Em Morro do Padre, essas duas formas de apatita são encontradas tanto em P2 quanto em P3. Além disso, Cordeiro et al. (2010) definem pirocloro, columbita, pirita, calcopirita e esfalerita como minerais acessórios em Catalão I e esfalerita e columbita não foram encontradas na região do Morro do Padre.. 3.2.4.1 Apatita nelsonito-P2. Essa rocha perfaz a maioria das amostras estudadas (Figuras 3.10 e 3.11). É composto por tetra-ferriflogopita (~8-40), apatita (5-20%), magnetita ou ilmenita (~2030) pirocloro (~8-15) carbonato (~7-15%), magnetita (5-30%), barita (Tr), calcopirita (Tr), pirita (Tr), cancrinita e galena (Tr). Magnetita com exsolução de ilmenita é uma feição comum. Em alguns casos a magnetita foi seletivamente dissolvida por fluidos tardios, restando somente um esqueleto de ilmenita (Fig. 3.12).. 29.

(30) Capítulo 3 –Petrografia. 0. 2cm. Figura 3.10 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 82, amostra n°228967, próximo a 93,75m de profundidade, mostrando o aspecto geral de nelsonito rico em pirocloro grosso (cristais marrom claro).. 0. 2cm. Figura 3.11 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 134, amostra n° 253661, próximo a 113,62m de profundidade, mostrando o aspecto geral de nelsonito com quantidades subordinadas de pirocloro e tetra-ferriflogopita em comparação a Figura 3.10.. 30.

(31) Capítulo 3 –Petrografia. Figura 3.12 - Fotomicrografia em luz refletida do testemunho CQ 137, amostra n°272849, próximo a 88,75m de profundidade, mostrando exsoluções de ilmenita em magnetita parcialmente dissolvida.. 3.2.4.2 Magnetita nelsonito-P3. Esse litotipo representa um termo mais evoluído da série foscorítica, com composição próxima ao membro final magnetitito. São rochas compostas por magnetita ou martita (30-60%), carbonato (7-30%), pirocloro (~6-13%), apatita (6-10%) e tetra-ferriflogopita (2-30%). Pirita, calcopirita, pirrotita e galena são raras. Assim, como em Catalão I, a magnetita está disseminada na rocha ou, muitas vezes, bordejando bolsões de carbonato. É subédrica, com granulação de até 5mm e inclusões de tetra-ferriflogopita, carbonato e pirocloro. Apresenta alteração para hematita, geralmente nos planos cristalográficos. Algumas micro-fraturas em magnetita são preenchidas com massas de carbonato.. 3.2.4.3 Magnetitito–P3. Essa rocha representa o estágio mais evoluído da Série Foscorítica. Os magnetitos do Morro do Padre são semelhantes aos descritos por Cordeiro (2009) em Catalão I. São textural e estruturalmente semelhantes aos magnetita nelsonitos, e compostas por magnetita (>60%), carbonato (7-30%), tetra-ferriflogopita (2-8%), apatita (6-9%) e pirocloro (3-12%). Calcopirita, galena, pirita e pirrotita podem ocorrer como minerais traço ou como acessórios.. 31.

(32) Capítulo 3 –Petrografia. Às vezes, o magnetito está em contato com domínios, possivelmente bolsões de carbonatito contendo quantidades subordinadas de apatita e barita disseminadas (Fig. 3.13).. 0. 2cm. Figura 3.13 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 45, n°da amostra: 187706, próximo a 133m de profundidade. Dique de nelsonito no meio de um carbonato com fragmentos de fenito. Presença de bolsões de carbonato com magnetita na borda.. 0. 2cm. Figura 3.14 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 136, amostra n° 259964, próximo a 109,25m de profundidade. Nelsonito P3, composto predominantemente por grãos de magnetita e tetra-ferriflogopita com carbonatito intersticial.. 32.

(33) Capítulo 3 –Petrografia. 0. 2cm. Figura 3.15 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 89, amostra n° 228313, próximo a 93,75m de profundidade. Nelsonito P3, composto predominantemente por magnetita e pirocloro (cristais marrom claro) e tetra-ferriflogopita subordinada. Observe bolsão de carbonatito branco com grãos de tetra-ferriflogopita e magnetita subordinados.. 3.2.5 Flogopita picrito. Esse litotipo representa o magma primitivo do Complexo de Catalão II. Ele ocorre como diques de espessura variável, afaníticos a subfaneríticos (amostra 272,841; Figura 3.16). É composto principalmente por olivina, flogopita, magnetita dispersa, carbonato intersticial e em glóbulos. Pode ser brechóide (brechas de conduto) ou homogêneo. Às vezes, a rocha forma uma trama composta por carbonato e tetra-ferriflogopita bordejando grãos de olivina, que podem ser substituídos da borda para o centro por idingisita. Perovskita ocorre como mineral acessório. Calcopirita, pirita e magnetita ocorrem como mineral traço.. 3.2.6 Piroxenito Embora presente no Alvo Morro do Padre, essa litologia não foi encontrada nos testemunhos amostrados para este trabalho. Palmieri et al. (2009) descrevem a rocha como sendo um piroxenito verde escuro, composto principalmente por clinopiroxênio, podendo conter olivina e serpentina.. 33.

(34) Capítulo 3 –Petrografia. picrito 0. 2cm. Figura 3.16 - Amostra de testemunho de sondagem CQ 93, amostra n° 228044, próximo a 93,3m de profundidade. Dique de flogopita picrito intrudindo carbonatito rico em flogopita brechóide.. 3.2.7 Sienito. Essa litologia também não foi encontrada nos testemunhos amostrados, embora presente na região de estudo. De acordo com Palmieri et al. (2009), essa rocha é fina, granular e levemente azulada. Quando cortado por carbonatitos desenvolve flogopitização de contato.. 34.

(35) Capítulo 4 –Métodos Analíticos. 4 MÉTODOS ANALÍTICOS Complexos alcalino carbonatíticos e os depósitos minerais magmatogênicos ou supergênicos associados são normalmente ricos em magnetita, urânio e tório, com bordas fenitizadas enriquecidas em potássio. Essas propriedades implicam em um forte controle exercido por estes complexos sobre anomalias geofísicas (magnetométricas e gamaespectrométricas) tanto regionais (e.g. Fig. 4.1) quanto de detalhe. De maneira análoga, a composição química peculiar de rochas alcalinas, carbonatitos e depósitos minerais associados resultam geralmente em fortes contrastes geoquímicos com as rochas encaixantes. Por isso, métodos geofísicos e geoquímicos são amplamente utilizados em exploração mineral, tanto para a detecção destes corpos intrusivos quanto para monitorar os teores e a qualidade do minério durante a fase de lavra. Nesta dissertação, utilizou-se dados magnetométricos e gamaespectrométricos de detalhe para estudar o depósito de Nb do Morro do Padre, comparando-se os resultados com dados de geoquímica de exploração. Nas seções seguintes são descritos os métodos analíticos para obtenção dos dados geoquímicos e geofísicos utilizados no estudo.. 4.1. Geoquímica de exploração. 4.1.1 Fluorescência de raios-x A fluorescência de raios-x é uma das primeiras técnicas espectrométricas aplicadas para análises de rochas, solo e sedimentos. Trata-se de um método clássico para determinação tanto de elementos maiores quanto de elementos traço. (Dutra & Gomes, 1984). As primeiras aplicações para a indústria mineral geoquímica datam da metade da década de 60. Como resultado dos avanços tecnológicos ocorridos nas últimas décadas, a técnica de análise por fluorescência de raios X passou a desempenhar papel cada vez mais marcante no campo da geoquímica de minerais e rochas. As diversas vantagens são a simplicidade do espectro, comportamento previsível dos elementos, exatidão alta,. 35.

(36) Capítulo 4 –Métodos Analíticos. reprodutividade boa, limite de sensibilidade baixo (da ordem de partes por milhão), ampla capacidade de detecção (cobrindo um número considerável de elementos em concentrações variando de algumas partes por milhão a 100%), grande versatilidade analítica (amostras líquidas, sólidas ou sob forma de pó), caráter não-destrutivo e rapidez de execução da análise (Dutra & Gomes, 1984). Estas características, associadas ao custo relativamente baixo do equipamento e da análise, tornaram a fluorescência de raios-x um dos métodos preferidos para análise de rotina em empresas de mineração, especialmente durante a fase de definição de reservas e acompanhamento de lavra.. Figura 4.1 - Imagem aerogeofísica do sinal analítico na Província Ígnea do Alto Paranaíba com destaque para o lineamento do azimute 125º e as intrusões carbonatíticas (realçadas em vermelho). Fonte dos dados: Levantamento Aerogeofísico do Estado de Goiás, bloco II 2005 e levantamento Aerogeofisico do Estado de Minas Gerais bloco 07- 2006. (Ribeiro, 2008).. 4.1.1.1. Conceitos básicos de fluorescência de raios-x.. O emprego de técnicas diversas de excitação possibilita aos elementos químicos em geral a emissão de luz na região do espectro eletromagnético correspondente aos raios X (de 0,1 a 100 Ǻ). Em condições adequadas, as radiações produzidas podem ser 36.

(37) Capítulo 4 –Métodos Analíticos. utilizadas para fins de identificação e estimativa de concentrações de elementos em amostras de minerais e rochas. No caso particular da espectrometria por fluorescência, o processo de excitação está associado à irradiação da amostra por um feixe primário emanado de um tubo de raios-X. Raios X resultam da excitação de átomos (ou íons) no interior de uma fonte, selada e mantida em alto vácuo. Esse tubo consiste basicamente em um filamento aquecido (catodo), funcionando como fonte de elétrons, e de um alvo (anodo) de natureza diversa (cobre, molibdênio, tungstênio etc.). A aplicação de uma diferença de potencial entre o catodo e o anodo faz com que os elétrons emitidos pelo filamento incandescente sejam acelerados em direção a esse último, havendo ali a transformação da energia cinética adquirida em calor e, em menor extensão, em raios - X. Através de uma pequena abertura (janela) em torno de 0,3mm, a radiação primária deixa o tubo, vindo, então a ser usada mais tarde para fins de produção de uma radiação secundária (radiação fluorescente), que é diretamente proporcional à radiação incidente e característica dos elementos presentes na amostra. Como a emissão é feita em todas as direções, torna-se, por sua vez, necessário contar com o auxílio de dispositivos especiais (colimadores) os quais selecionam a radiação, transformando-a em um feixe de raios paralelos, que irá incidir sobre a superfície plana de um cristal analisador, seccionado paralelamente à direção dos planos de difração em uso. Esses raios- X serão difratados pelo cristal analisador para o detector, que converterá a energia dos fótons de raios X absorvidos em pulsos elétricos. Conhecendo-se os ângulos de reflexão e as intensidades dessa radiação, é possível não apenas a identificação dos elementos componentes como também a determinação de sua quantidade (Dutra e Gomes, 1984).. 4.1.1.2. Amostragem geoquímica. As análise químicas foram obtidas por fluorescência de raio X no laboratório da Mineração Catalão (Anglo American). O espaçamento de amostragem adotado pela empresa é de 2,5m para rocha e 5m para solo e saprolito. Nesse trabalho, foi utilizado somente a amostragem em rochas frescas e por isso, o espaçamento adotado foi de 2,5m.. 37.

(38) Capítulo 4 –Métodos Analíticos. Inicialmente, as amostras de solo são secadas em uma estufa com temperatura máxima de 105 ºC. Depois, as amostras de solo e de rocha são britadas, a fim de obter 90% com granulometria abaixo de 6 mm (1/4 polegadas). As amostras são quarteadas em um quarteador giratório de capacidade para 50 litros, de onde retira-se aproximadamente 6 Kg para seguir processo de preparação para análise química e, quando necessário, quaisquer outras quantidades para testes nesta granulometria. As sobras são arquivadas. Esses 6 Kg de amostras são novamente britados, a fim de obter 90% com granulometria abaixo de 2 mm, e o produto é quarteado em quarteador giratório com capacidade 20 litros. Retira-se aproximadamente 500g para a pulverização até aproximadamente 140 mesh e, quando necessário, quaisquer outras quantidades para testes nesta granulometria. Essas sobras também são arquivadas. Após a pulverização, o produto é quarteado a fim de obter saquinhos de 50 a 100g, destinados à análise química e descartam-se as sobras. O Laboratório Químico da Anglo American seca os lotes a 105 ºC, fabrica pastilhas de 0,5 g por amostra e as submete à análise por fluorescência de Raios- X. Foram sistematicamente analisados Nb2O5, P2O5, CaO, Fe2O3, Al2O3, SiO2, MgO, BaO, TiO2, Ta2O5, PbO, S, MnO2, ThO2, U3O8 para amostragem de rochas.. 4.2. Geofísica 4.2.1 Susceptibilidade magnética O comportamento magnético dos materiais terrestres parece ter sido primeiro observado pelos chineses no começo do séc.II d.C, em rochas ricas em magnetita. Entretanto, a primeira noção de que a Terra comporta-se como um imã só foi apresentada segundo uma base científica, em 1600, por William Gilbert em seu livro De Magnete. As primeiras medidas sistemáticas empregadas na prospecção mineral datam de 1640 e foram realizadas na Suécia. Visando a detecção de depósitos de ferro, essas medidas constituíam na observação da variação de declinação magnética com bússolas náuticas. Em 1870, Thalén e Tiberg aperfeiçoaram as medições geofísicas com a construção de instrumentos capazes de medir variações das componentes horizontal e 38.

(39) Capítulo 4 –Métodos Analíticos. vertical do campo magnético e da sua inclinação. A publicação The examination of Iron Ore Deposits by Magnetic Measurements por Thalén marcou o primeiro uso do Método. Até 1940, a maioria das medidas do campo magnético era feita somente para uma componente do campo terrestre, a vertical. Os magnetômetros fluxgate foram desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos por meio de aviões. Depois da Guerra, esse magnetômetro e a navegação por radar - outra técnica desenvolvida durante a Guerra - tornaram as medidas aeromagnéticas possíveis. A partir dos anos 70, o processamento digital dos dados magnéticos solucionou o problema envolvido na redução de medidas em mapas, tornando possíveis as interpretações das distorções locais no campo magnético terrestre (intensidade, declinação e inclinação) com base nas distribuições magnéticas. Atualmente, o método magnetométrico abrange um amplo espectro de atividades voltado para a investigação de bens minerais em subsuperfície. É um dos mais utilizados na prospecção mineral, devido à rapidez, ao baixo custo dos levantamentos, à facilidade e à versatilidade, quando comparado aos outros métodos geofísicos. É raro o levantamento geofísico que não inclui medidas magnéticas.. 4.2.1.1. Conceitos básicos de Susceptibilidade Magnética A susceptibilidade magnética é um parâmetro fundamental na prospecção magnética. É a medida de quanto um material é susceptível de vir a ser magnetizado. Quando um material qualquer é submetido ao efeito de um campo H, ele adquire uma intensidade de magnetização ou imantação M, proporcional ao campo, dada por: M=κ H sendo κ a susceptibilidade magnética do material.. Embora a susceptibilidade não tenha unidade, para racionalizar, existe um valor numérico compatível com o SI ou Sistema Internacional de unidades. Esse valor pode ser constante para determinados tipos de material, mas pode traduzir a forma como a magnetização responde a um campo aplicado em outros tipos. Em alguns materiais, a susceptibilidade é positiva e em outros, negativa; o sinal positivo ou negativo reflete o sentido da intensidade de magnetização em relação ao campo.. 39.